鄧維偉

航空工業(yè)昌河飛機(jī)工業(yè)（集團(tuán)）有限責(zé)任公司 江西景德鎮(zhèn) 333000

我國經(jīng)濟(jì)建設(shè)的快速發(fā)展帶動我國建筑行業(yè)發(fā)展迅速，推動我國提前進(jìn)入現(xiàn)代化發(fā)展階段。結(jié)構(gòu)設(shè)計是住宅建筑工程項目設(shè)計的重要內(nèi)容，其直接關(guān)系著住宅建筑結(jié)構(gòu)應(yīng)用的穩(wěn)定性、安全性。新經(jīng)濟(jì)形態(tài)下，建筑工程獲得了快速發(fā)展，建筑的結(jié)構(gòu)形式愈發(fā)復(fù)雜，人們對于住宅建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的質(zhì)量也提出較高要求。依托BIM技術(shù)開展設(shè)計工作已經(jīng)成為建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的重要形式，該技術(shù)在建立建筑信息模型的基礎(chǔ)上，確保了各單元設(shè)計工作的有序開展，有效地提升了設(shè)計的系統(tǒng)性、科學(xué)性。

1 BIM的概念

建筑信息模型（Building Information Modeling）簡稱BIM。是近幾年被提出來的新概念，采用的是最新最先進(jìn)的建筑軟件設(shè)計理念，其中的“建筑信息”指的是建筑項目空間的設(shè)計與建筑項目設(shè)計的數(shù)據(jù)信息，而“模型”指的是在項目開始之前，對項目過程的描述、建筑運營進(jìn)行模擬，因為采用BIM技術(shù)可以提前清楚的了解項目的建造和使用情況，因此BIM有著“一套描述建筑建造生命周期過程的信息模型”的稱號。BIM是由多個專業(yè)共同完成的，它是一個集多元化、信息化于一體的一個模型，包含了整體項目的建模、數(shù)字建筑模型的建構(gòu)、項目生命周期管理、可以更完善的展示出設(shè)計的模型在建筑物建造過程中的狀況，能夠讓相關(guān)人員清楚的看到建設(shè)項目的規(guī)劃、設(shè)計成果、施工過程、預(yù)計使用時間、拆除后的材料處理等，可以看到整個建筑物的生命周期[1]。

2 BIM技術(shù)的基本特點

作為現(xiàn)代工程項目設(shè)計的技術(shù)支撐，BIM技術(shù)在建立三維數(shù)據(jù)模型后，實現(xiàn)了工程信息數(shù)據(jù)的高效利用，有效地保證了建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的系統(tǒng)性、全面性。從BIM技術(shù)應(yīng)用過程來看，其應(yīng)用特點包括：其一，協(xié)調(diào)性，依托BIM技術(shù)后開展工程設(shè)計，能在協(xié)調(diào)各單元功能的基礎(chǔ)上，減少設(shè)計沖突問題的發(fā)生，這提升了設(shè)計結(jié)果的表現(xiàn)效果。其二，模擬性，BIM技術(shù)的模型性不僅表現(xiàn)在其能模擬設(shè)計人員設(shè)計的建筑結(jié)構(gòu)，而且表現(xiàn)在其能對相關(guān)設(shè)計問題進(jìn)行模擬分析，找出合理解決措施。其三，優(yōu)化性，建筑工程結(jié)構(gòu)設(shè)計包含較多內(nèi)容，依托BIM技術(shù)可實現(xiàn)各單元的組合優(yōu)化，確保結(jié)構(gòu)整體的穩(wěn)定性和安全性。其四，BIM技術(shù)還有可視化和可出圖性的特點，這在提升設(shè)計效率的基礎(chǔ)上，實現(xiàn)了設(shè)計人員內(nèi)部、設(shè)計人員及施工人員的快速交流，提升了建筑機(jī)構(gòu)設(shè)計的科學(xué)性、系統(tǒng)性。

3 BIM應(yīng)用的挑戰(zhàn)和風(fēng)險

3.1 技術(shù)風(fēng)險

BIM進(jìn)展中涉及的主要挑戰(zhàn)之一是BIM工具成果的知識產(chǎn)權(quán)和網(wǎng)絡(luò)安全。由于信息共享使團(tuán)隊成員可以訪問項目數(shù)據(jù)，因此網(wǎng)絡(luò)安全是一個令人擔(dān)憂的問題，因為有可能出現(xiàn)在線未授權(quán)訪問和侵犯版權(quán)的情況。通過文獻(xiàn)總結(jié)，可以將主要的技術(shù)風(fēng)險問題歸納為以下三種類型：一是需要定義良好的事務(wù)性構(gòu)建過程模型來消除數(shù)據(jù)互操作性問題；二是需要設(shè)計數(shù)字設(shè)計數(shù)據(jù)去滿足可計算的要求；三是需要提出和發(fā)展改善比較具有實用性的策略，以達(dá)到BIM模型組件之間有目的地交換和集成有意義信息的目的。

3.2 管理風(fēng)險

利用BIM有各種潛在的好處，以及可預(yù)見的高采用率，但使用BIM的總體有效性尚未完全確定。BIM實時輸出的特性使得管理成為一項具有挑戰(zhàn)性的任務(wù)。BIM管理需要進(jìn)行一系列風(fēng)險規(guī)避活動，包括雙方關(guān)于模型訪問、軟件、安全、信息、歸檔、傳輸?shù)鹊膮f(xié)議。為了避免現(xiàn)實狀況中關(guān)于BIM責(zé)任、限制和責(zé)任的爭論，在管理BIM時可以實施一種新的合同形式，即涵蓋直接涉及的所有各方或者可能受BIM工作方法影響的其他任何合作方都應(yīng)制定涵蓋法律問題的BIM協(xié)議，該協(xié)議可作為主合同的修正案。同時，也將允許任何參與各方在采用BIM時保留他們習(xí)慣的合同。

4 BIM技術(shù)在住宅建筑設(shè)計中的應(yīng)用

4.1 優(yōu)化出圖

BIM技術(shù)在住宅建筑設(shè)計階段的一大應(yīng)用特色是優(yōu)化出圖，首先可以利用BIM軟件建立三維模型，根據(jù)需求自動生成建筑的立面圖、俯視圖及剖面圖等，這樣可以為設(shè)計師節(jié)省大量畫圖時間，把更多時間與精力放在優(yōu)化設(shè)計上，不斷提高設(shè)計效率和設(shè)計質(zhì)量。但現(xiàn)階段BIM軟件自動出圖最大的局限是自動生成的圖紙不能完全滿足建筑工程規(guī)范要求，還需要對軟件生成的圖紙進(jìn)行大量修改，這無疑增加了設(shè)計師的工作量，如若能解決這種軟件自動出圖和最后實際圖紙之間“最后一公里”的問題，可以極大地提高設(shè)計效率，為建筑工程設(shè)計“添磚加瓦”。

4.2 規(guī)劃建筑空間

空間規(guī)劃是住宅建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的重要內(nèi)容，同時也是建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的初始環(huán)節(jié)。首先在確定建設(shè)區(qū)域后，設(shè)計人員需對該區(qū)域進(jìn)行空間規(guī)劃，例如，當(dāng)面臨較為復(fù)雜的空間結(jié)構(gòu)和狀況時，設(shè)計人員不僅要考慮建筑區(qū)域的坡向，而且需對坡高、斜率等因素做深入分析，整體設(shè)計難度較大。對此，設(shè)計人員可通過GIS技術(shù)進(jìn)行建設(shè)區(qū)域相關(guān)數(shù)據(jù)的采集，建立BIM三維模型，并將獲得的基礎(chǔ)性數(shù)據(jù)納入模型當(dāng)中，進(jìn)行數(shù)據(jù)資料的矢量標(biāo)記，然后全方位、多角度地進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，在完成分析控制后，可開展空間規(guī)劃和結(jié)構(gòu)設(shè)計。尤其是在坡向、坡高、建筑物內(nèi)部設(shè)計中，其能系統(tǒng)開展視野分析、可視度分析，然后對具體設(shè)計的結(jié)構(gòu)內(nèi)容進(jìn)行功能調(diào)試，這有效地提升了建筑空間設(shè)計質(zhì)量，滿足了三維空間規(guī)劃的實際情況。

4.3 基于BIM技術(shù)的垂直空間結(jié)構(gòu)設(shè)計效果

在大空間的住宅建筑工程結(jié)構(gòu)設(shè)計中，對于建筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性有著較高的要求，垂直空間的設(shè)計上，由于內(nèi)部空間整體跨度較大，在BIM設(shè)計中采用了剪力墻分段切割的方式，從而使垂直空間保持一定的支撐力。并且，在頂部結(jié)構(gòu)設(shè)計中，將實心吊頂結(jié)構(gòu)進(jìn)行鏤空設(shè)計，從而在減輕頂部結(jié)構(gòu)自重的同時，也突出了BIM技術(shù)在綠色節(jié)能建筑設(shè)計中的應(yīng)用優(yōu)勢。

4.4 整合設(shè)計

整合設(shè)計簡單來說就是針對不同的設(shè)計任務(wù)的設(shè)計循環(huán)組合，即將建設(shè)項目設(shè)計劃分為不同的設(shè)計目標(biāo)，在這個基礎(chǔ)上，安排不同的人員對項目進(jìn)行設(shè)計，在設(shè)計的過程中，后面的設(shè)計要以一階段設(shè)計的成果為依據(jù)，在其基礎(chǔ)上進(jìn)行下一階段設(shè)計。在設(shè)計過程中，設(shè)計人員需要不斷的對設(shè)計項目進(jìn)行調(diào)整，并且要同不同部門的設(shè)計人員進(jìn)行溝通交流，從而滿足建筑設(shè)計的要求。一個BIM模型并非簡單的說就能夠做出來的，BIM的完成必須依靠相應(yīng)的設(shè)計軟件來進(jìn)行完善處理，而BIM中存在著大量的數(shù)據(jù)信息和設(shè)計理念，因此BIM必須依附于最新的信息技術(shù)，這個技術(shù)可以有效地處理龐大的圖片與文件信息，而且更重要的是在設(shè)計的過程中，每個行業(yè)都有各自行業(yè)的準(zhǔn)則和規(guī)章制度，因此BIM技術(shù)需要有標(biāo)準(zhǔn)化的配套措施，使設(shè)計人員設(shè)計的建模可以與業(yè)界達(dá)到共同的目標(biāo)，將BIM導(dǎo)入于建物生命周期最初的規(guī)劃設(shè)計時間，通過計算機(jī)對其進(jìn)行數(shù)據(jù)分析與資源共享，在建筑項目的生命周期內(nèi)，設(shè)計人員根據(jù)自己的專業(yè)知識，利用BIM整合所有的信息，對這些信息分別進(jìn)行處理，可以使建筑設(shè)計的施工人員減少營建工程成本以及增加工程質(zhì)量，讓建筑項目的設(shè)計人員提高工作的效率[2]。

4.5 參數(shù)化設(shè)計

在BIM設(shè)計系統(tǒng)中，都要以設(shè)計參數(shù)和優(yōu)化產(chǎn)品設(shè)計作為主要的專業(yè)技術(shù)設(shè)計核心，在此設(shè)計過程中，還要增強(qiáng)對設(shè)計參數(shù)和優(yōu)化產(chǎn)品設(shè)計的技術(shù)重視性和程度，嚴(yán)格按照設(shè)計方案要求進(jìn)行設(shè)計施工，根據(jù)每個商品的實際價格，通過市場綜合比對，對商品原材料價格進(jìn)行一個商業(yè)化的定價。傳統(tǒng)數(shù)據(jù)技術(shù)的最大弊端太多，比如企業(yè)時效性數(shù)據(jù)太差，這主要是因為企業(yè)人工效率低，他們只對其數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)導(dǎo)入，造成技術(shù)數(shù)據(jù)過多，使企業(yè)技術(shù)人員將大量時間精力同時投入在非技術(shù)階段，不同的一點是BIM技術(shù)人員可以及時有效解決此類技術(shù)問題。因此，這就非常需要在工程施工管理過程中，重視實際監(jiān)控工程質(zhì)量，找到其中存在漏洞，讓專業(yè)技術(shù)人員對工程質(zhì)量安全存在問題，進(jìn)行嚴(yán)格監(jiān)督檢查。

4.6 鋼結(jié)構(gòu)建模設(shè)計

鋼結(jié)構(gòu)建筑能有效地滿足大空間、大跨度建筑的應(yīng)用需要，規(guī)范開展鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計，對于整個建筑工程行業(yè)的穩(wěn)定發(fā)展具有積極作用。相比于鋼筋混凝土建筑在結(jié)構(gòu)設(shè)計中具有較大難度，一方面，鋼結(jié)構(gòu)的構(gòu)件布置較為復(fù)雜；另一方面，鋼結(jié)構(gòu)連接設(shè)計的難度較大。新時代，依托BIM技術(shù)開展鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計，能有效地解決實際設(shè)計問題，提升鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計質(zhì)量。在鋼結(jié)構(gòu)建筑BIM技術(shù)設(shè)計中，應(yīng)注重以下要點：其一，設(shè)計人員首先應(yīng)建設(shè)鋼結(jié)構(gòu)模型，然后對鋼結(jié)構(gòu)的高度進(jìn)行系統(tǒng)測段，以此來為構(gòu)件的連接設(shè)計提供計算依據(jù)；其二，要實現(xiàn)鋼結(jié)構(gòu)建筑內(nèi)各構(gòu)件的有效鏈接，在BIM設(shè)計中，應(yīng)注重結(jié)構(gòu)參數(shù)的矢量轉(zhuǎn)化，尤其是對于一些重要參數(shù)，應(yīng)在模型上進(jìn)行標(biāo)記，減少設(shè)計漏洞問題發(fā)生；其三，在鋼構(gòu)件設(shè)計中，應(yīng)重視擬建工程要求數(shù)據(jù)、基礎(chǔ)設(shè)計參數(shù)、構(gòu)件規(guī)格參數(shù)的共享，通過這些數(shù)據(jù)鋼結(jié)構(gòu)鏈接件數(shù)量、距離等參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化分析，這樣可確保構(gòu)件鏈接的緊密性；其四，加強(qiáng)構(gòu)件設(shè)計是鋼結(jié)構(gòu)建筑設(shè)計的關(guān)鍵內(nèi)容，項目設(shè)計中，可以依托BIM技術(shù)開展鋼建筑加強(qiáng)構(gòu)件設(shè)計，這樣不僅能確保加強(qiáng)構(gòu)件位置設(shè)計準(zhǔn)確，滿足實際應(yīng)用需要，而且能促進(jìn)加強(qiáng)構(gòu)件職能發(fā)揮，提升就鋼建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計質(zhì)量。

4.7 增加對BIM的研究

目前，BIM技術(shù)的應(yīng)用對住宅建筑設(shè)計來說還是一種先進(jìn)的設(shè)計技術(shù)，因此還有許多的發(fā)展空間，而我國在BIM無論是在系統(tǒng)開發(fā)、應(yīng)用范圍還是在文獻(xiàn)著作方面都遠(yuǎn)不及西方發(fā)達(dá)國家水平，而且大多數(shù)的西方軟件，在我國不僅要收取昂貴的專利費用，而且相關(guān)項目信息涉及國家信息安全，因此增加對BIM科研系統(tǒng)的投入，使我國在BIM技術(shù)上有了質(zhì)的突破，以保障國家安全、減少專利支出，才能從根本上解決問題。而且對BIM的設(shè)計投入增加，也可以提高設(shè)計效率，有效控制項目建設(shè)成本，提高運營水平，實現(xiàn)建筑智能化，一舉多得。

4.8 節(jié)約材料

由于我國經(jīng)濟(jì)、科技不斷發(fā)展，城市的建筑工程建設(shè)也不斷創(chuàng)新，使建造行業(yè)迅速發(fā)展。為了更好地將我國建筑行業(yè)做好、做大、做強(qiáng)，在我國綠色施工公共建筑的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)中，BIM技術(shù)也被引用到綠色裝飾公共建筑中，滿足現(xiàn)代人們對各種綠色建筑施工的各種需求，因此，我們在各種裝飾公共建筑的綠色施工過程中，可以有效地避免建筑施工管理過程中，因各種技術(shù)沖突因素導(dǎo)致的材料返工及建筑材料大量浪費等各種情況的發(fā)生，節(jié)約我們綠色施工公共建筑在各種裝飾建筑材料的總使用量[3]。

5 結(jié)語

傳統(tǒng)建筑工程結(jié)構(gòu)設(shè)計存在效率低、成本高、周期長等一系列問題，制約了建筑行業(yè)的發(fā)展。然而，BIM技術(shù)在住宅建筑工程結(jié)構(gòu)設(shè)中的應(yīng)用，標(biāo)志著建筑工程結(jié)構(gòu)設(shè)計理念轉(zhuǎn)型的開始，其能夠有效提升建筑工程結(jié)構(gòu)設(shè)計效率。并且，隨著大數(shù)據(jù)技術(shù)的日益成熟，可對住宅建筑工程結(jié)構(gòu)的BIM模型進(jìn)行實時在線分析，從而準(zhǔn)確定位建筑工程結(jié)構(gòu)設(shè)計中存在的問題，給出具有可行性的優(yōu)化建議，使建筑工程結(jié)構(gòu)設(shè)計更加智能化、科學(xué)化。